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第1章 激光的基本原理1

1.1 激光概述1

1.2 光的受激辐射4

1.2.1 黑体辐射的普郎克公式5

1.2.2 光量子理论7

1.2.3 玻尔的原子、量子理论9

1.2.4 受激辐射和自发辐射的概念9

1.3 光的受激辐射放大13

1.2.5 相干性的光子描述13

1.3.2 光放大概念的产生17

1.3.3 光放大的必要条件：粒子数反转17

1.3.4 工作物质的增益系数18

1.4 光的自激振荡19

1.4.1 自激振荡的概念19

1.4.2 振荡条件21

1.5 激光的特性21

1.5.1 激光的空间相干性和方向性21

1.5.2 时间相干性和单色性22

1.5.3 激光的高强度（相干光强）23

习题一23

第2章 光线的传播及高斯光束25

2.1 光线的传播25

2.1.1 光线矩阵25

2.1.2 双周期性透镜波导28

2.1.3 相同周期性透镜波导30

2.1.4 光线在反射镜之间的传播30

2.2 光束在均匀介质中传输33

2.2.1 均匀介质中的基本高斯光束33

2.2.2 均匀介质中的高斯光束35

2.2.3 均匀介质中的高阶高斯光束41

2.2.4 类透镜介质中的高斯光束42

2.2.5 高斯光束的特征参数43

2.2.6 高斯光束的变换：ABCD45

2.3 高斯光束的传输与变换规律46

2.3.1 高斯光束传输与q参数46

2.3.2 高斯光束通过薄透镜的传输48

2.3.3 高斯光束的聚焦51

2.3.4 高斯光束的准直54

2.3.5 高斯光束的自再现变换56

2.3.6 高斯光束的匹配59

2.3.7 激光光束质量因子61

习题二63

第3章 光学谐振腔66

3.1 光学谐振腔的稳定性66

3.1.1 光学谐振腔的稳定性条件66

3.1.2 光学谐振腔的构成与分类67

3.1.3 光学谐振腔的作用68

3.1.4 光学谐振腔的稳定性判别方法69

3.2 光学谐振腔的损耗71

3.2.1 光腔的损耗71

3.2.2 光子寿命与无源腔的线宽73

3.2.3 无源腔的Q值73

3.3 光学谐振腔的模式74

3.3.1 光学谐振腔中的纵模74

3.3.2 光学谐振腔中的横模78

3.4 平行平面镜腔模的迭代解法84

3.4.1 Fox-Li迭代法85

3.4.2 平行平面镜腔自再现模85

3.5 稳定球面腔中的模式91

3.5.1 方形镜共焦腔的自再现模91

3.5.2 方形镜共焦腔的行波场99

3.5.3 圆形镜共焦腔102

3.5.4 一般稳定球面腔与对称共焦腔的等价性106

3.5.5 一般稳定球面腔的模式108

3.6 非稳定球面腔112

3.6.1 非稳腔的一般特点和种类112

3.6.2 非稳定腔的几何自再现波形114

3.6.3 非稳腔的几何放大率和能量损耗117

习题三122

第4章 光场与物质的相互作用125

4.1 光场与物质相互作用的理论125

4.1.1 光场与物质相互作用的理论体系125

4.1.2 光场与物质相互作用的经典理论126

4.2 谱线加宽与线型函数136

4.2.1 均匀加宽137

4.2.2 非均匀加宽141

4.2.3 综合加宽143

4.3 激光器速率方程146

4.3.1 爱因斯坦系数的修正147

4.3.2 单模振荡速率方程组150

习题四152

第5章 连续激光器的增益和工作特性153

5.1 小信号增益系数153

5.1.1 增益系数153

5.1.2 小信号反转粒子数154

5.1.3 小信号增益系数155

5.2 均匀加宽工作物质的增益饱和156

5.2.1 增益饱和现象及其物理机制156

5.2.2 均匀加宽工作物质的反转粒子数饱和156

5.2.3 均匀加宽工作物质的大信号增益157

5.3 非均匀加宽工作物质的增益饱和159

5.3.1 非均匀加宽工作物质的反转粒子数饱和159

5.3.2 非均匀加宽工作物质的大信号增益160

5.4 连续激光器稳态工作特性162

5.4.1 连续激光器的阈值条件162

5.4.2 均匀加宽激光器中的模式竞争164

5.4.3 非均匀加宽激光器中的多纵模振荡165

5.4.4 连续激光器的输出功率168

习题五170

第6章 脉冲激光器的工作特性173

6.1 多纵模振荡的速率方程173

6.1.1 三能级多纵模振荡的速率方程173

6.1.2 四能级多纵模振荡的速率方程175

6.2 脉冲激光器的工作特性176

6.2.1 振荡条件176

6.2.2 输出能量及功率180

6.2.3 脉冲激光器的尖峰脉冲和弛豫振荡181

6.3 放大技术186

6.3.1 连续激光放大器187

6.3.2 脉冲激光放大器190

6.4 放大的自发辐射193

6.4.1 放大的自发辐射对激光输出的影响194

6.4.2 放大的自发辐射的方向性195

6.4.3 放大的自发辐射的线宽195

6.4.4 放大的自发辐射的空间分布197

习题六198

第7章 激光调制技术199

7.1 激光调制的基本概念199

7.1.1 振幅调制200

7.1.2 相位调制200

7.1.3 强度调制201

7.1.4 脉冲调制201

7.1.5 脉冲编码调制202

7.1.6 激光调制的特点203

7.2 电光调制203

7.2.1 电光调制的物理基础204

7.2.2 电光调制器213

7.2.3 典型电光晶体的特性223

7.3 声光调制229

7.3.1 声光调制的物理基础230

7.3.2 声光互作用的两种类型234

7.3.3 声光互作用的粒子模型236

7.3.4 声光调制器243

7.4 磁光调制252

7.4.1 磁光效应252

7.4.2 磁光调制器253

习题七255

第8章 调Q技术257

8.1 激光调Q的基本原理258

8.1.1 谐振腔的损耗与Q值258

8.1.2 调Q脉冲产生原理260

8.1.3 调Q技术的分类261

8.1.4 实现调Q对激光器的要求262

8.2 激光调Q速率方程及关键参量262

8.2.1 激光调Q速率方程262

8.2.2 速率方程的求解264

8.2.3 激光调Q脉冲参数的测量271

8.3 电光调Q方法272

8.3.1 电光调Q方法272

8.3.2 电光调Q激光器的设计277

8.4 声光调Q方法281

8.4.1 声光调Q激光器281

8.4.2 声光调Q激光器的输出特性285

8.5 被动式调Q方法286

8.5.1 被动式调Q原理286

8.5.2 典型被动式调Q激光器288

8.6 PTM调Q方法291

8.6.1 PTM电光调Q291

8.6.2 PTM声光调Q293

8.7 其他激光调Q方法简介293

8.7.1 转镜调Q简介293

8.7.2 受抑全内反射式调Q294

8.8 调Q技术的其他功能295

8.8.1 选横模的功能295

8.8.2 选单纵模的功能296

习题八296

第9章 锁模技术298

9.1 概述298

9.1.1 多纵模自由运转激光器的输出特性299

9.1.2 锁模的基本原理301

9.2 主动锁模306

9.2.1 振幅调制主动锁模306

9.2.2 相位调制主动锁模311

9.2.3 主动锁模激光器的设计313

9.3 被动锁模316

9.3.1 可饱和吸收体316

9.3.2 被动锁模物理过程318

9.3.3 慢饱和吸收体被动锁模320

9.3.4 快饱和吸收体被动锁模323

9.4 利用光克尔效应的固体锁模激光器329

9.4.1 光克尔效应330

9.4.2 克尔透镜锁模或自锁模330

9.4.3 加成脉冲锁模334

9.4.4 自锁模激光器的启动问题335

9.5 锁模过程中的色散补偿336

9.5.1 介质中的色散效应336

9.5.2 色散器件应用338

习题九340

第10章 激光频率变换技术342

10.1 概述342

10.1.1 非线性光学效应342

10.1.2 非线性极化342

10.1.3 非线性介质中的波耦合方程346

10.2 激光倍频技术348

10.2.1 倍频的波耦合方程及其解348

10.2.2 相位匹配的意义与方法350

10.2.3 准相位匹配方法356

10.2.4 倍频方式357

10.2.5 倍频晶体358

10.3 和频与三倍频技术359

10.3.1 和频技术359

10.3.2 三倍频技术362

10.4 光参量振荡技术364

10.4.1 光参量放大364

10.4.2 光参量振荡365

10.4.3 光参量振荡运转方式367

10.4.4 光参量振荡器的频率调谐方法368

10.5 受激拉曼散射369

10.5.1 拉曼散射效应370

10.5.2 波耦合分析371

10.5.3 受激拉曼散射的调谐应用373

10.5.4 拉曼频移激光器件374

习题十375